样品农药残留无损快速检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种样品农药残留无损快速检测系统，包括激光发生器、光谱检测相机、光谱仪、光谱探头、三维平移台、运动控制器和计算机；三维平移台与运动控制器连接，其上设置有样品架，样品架用于放置样品；运动控制器与计算机连接，用于控制三维平移台驱动样品架移动到预定位置，预定位置使得激光发生器所发射出的激光通过光谱探头前端的透镜照射到样品的表面；光谱探头通过Y型光纤分别连接激光发生器的输出端和光谱仪的输入端；光谱仪的输出端与光谱检测相机的输入端连接；光谱检测相机的输出端与计算机连接；计算机分析光谱检测相机输出的光谱数据从而得到检测结果。该系统可精准的对样品进行定位，从而缩短检测时间，提高检测效率。
【专利说明】样品农药残留无损快速检测系统【技术领域】
[0001]本实用新型涉及农药检测【技术领域】，尤其涉及一种样品农药残留无损快速检测系统。
【背景技术】
[0002]农药一般是指用于防止危害农作物及农副产品的病虫害、杂草及其他有害生物的化学药剂的统称。由于人口的增长，耕地资源的紧张，我国对农药的生产与使用的需求有增无减。据统计，我国有15个以上省份必须大量使用农药。但是，由于长期大量的使用，农药微量或痕量的残留在水果表面，极易对人体产生急性或慢性的毒害。有研究表明，长期食用有农药残留的水果、蔬菜等农产品，不仅会影响人体各种生理活性的功能，还会对人体其它系统机能结构构成潜在的危害。因此，对农药进行及时、准确、灵敏的监控和检测，成为我们函待解决的问题。
[0003]目前的农药残留检测方法主要有光谱法、色谱法、生物传感器法等方法。光谱法具有灵敏度高、分析速度快、检出门限低、适合微量和超微量分析等特点。基于光谱法检测农药残留一般需要检测人员多次调节样品与光谱探头的距离，从而采集样品表面多个检测点的光谱数据，检测人员需要将光谱数据输入到计算机中，并对数据进行进一步分析得出检测结果。
[0004]由此可见，目前利用光谱法进行样品农药残留的检测，需要大量的人为操作，容易引起人为干预导致的 由于样品与探头的距离调节不够精准，采集的样品多个检测点的光谱数据不够全面，操作时间过长，容易出错等问题。此外，由于没有一个便携的样品农药残留无损快速检测系统，使得对样品农药残留的检测需要在实验室进行，而不能进行现场检测和自动得到检测结果，检测效率比较低下。
实用新型内容
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本实用新型提供了一种样品农药残留无损快速检测系统，以减少大量的人为操作导致的操作时间过长的缺陷。
[0007](二)技术方案
[0008]本实用新型提供的一种样品农药残留无损快速检测系统，包括激光发生器、光谱检测相机、光谱仪、光谱探头、三维平移台、运动控制器和计算机；
[0009]所述三维平移台与所述运动控制器连接，所述三维平移台上设置有样品架，所述样品架用于放置样品；
[0010]所述运动控制器与所述计算机连接，用于控制所述三维平移台驱动所述样品架移动到预定位置，所述预定位置使得所述激光发生器所发射出的激光通过所述光谱探头前端的透镜照射到样品的表面；
[0011]所述光谱探头通过Y型光纤分别连接所述激光发生器的输出端和所述光谱仪的输入端；
[0012]所述光谱仪的输出端与所述光谱检测相机的输入端连接；
[0013]所述光谱检测相机的输出端与所述计算机连接；
[0014]所述计算机分析所述光谱检测相机输出的光谱数据得到检测结果。
[0015]进一步地，所述光谱探头的前端的透镜上套有探头保护罩。
[0016]进一步地，所述探头保护罩的罩体长度值为:当探头保护罩的罩体与样品架上放置的样品接触时，所述样品架上放置的样品与所述光谱探头前端的透镜的距离为7mm。
[0017]进一步地，该系统还包括机柜，所述机柜的门在闭合时使所述机柜内形成一个密闭的暗室，所述三维平移台和所述光谱探头安置在所述机柜的内部。
[0018]进一步地，该系统还包括探头支架，所述探头支架安装在所述机柜的内部，用于支撑所述光谱探头。
[0019]进一步地，所述激光发生器、所述光谱检测相机、所述光谱仪和所述运动控制器均安置在所述机柜的内部，所述计算机嵌入到所述机柜的顶部。
[0020]进一步地，所述机柜具有由隔层划分而成的第一隔间和第二隔间，所述三维平移台、所述光谱探头、所述探头支架与所述运动控制器位于第一隔间；所述激光发生器、所述光谱仪与所述光谱检测相机位于第二隔间。
[0021]进一步地，所述探头支架安装在所述第一隔间的顶部。
[0022]进一步地，所述隔层的底板为光学平台，用于固定所述三维平移台和所述运动控制器。
[0023](三)有益效果
[0024]本实用新型提供的一种样品农药残留无损快速检测系统，通过计算机控制运动控制器，运动控制器控制三维平移台驱动样品架移动到特定位置，使得激光发生器所发射出的激光通过光谱探头前端的透镜照射到样品的表面，通过计算机分析样品表面的光谱数据自动输出检测结果。由此可见，本系统无需复杂的人为操作即可精准的控制样品的多个检测位置，从而缩短了检测时间，减少了人为操作导致的出错可能，从而提高了检测效率。
[0025]本实用新型提供的一种样品农药残留无损快速检测系统，无需破坏样品就可以检测出样品表面的农药残留含量，实现了对样品农药残留的无损检测，便于实际应用。
[0026]本实用新型提供的一种样品农药残留无损快速检测系统，通过将检测步骤所需的各个部件集成到机柜中形成一个整体的系统，使得该系统便于进行现场检测，提高了使用的便携度。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型实施例的一种样品农药残留无损快速检测系统的结构示意图；
[0028]图2为本实用新型优选实施例的一种样品农药残留无损快速检测系统的结构示意图；
[0029]图中，1:计算机；2:机柜；3:探头支架；4:光谱探头；5:探头保护罩；6:样品架；7:运动控制器；8:激光发生器；9:光谱仪；10:光谱检测相机；11:三维平移台；12:隔层。
【具体实施方式】[0030]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0031]图1示出了本实用新型实施例的一种样品农药残留无损快速检测系统的结构示意图。该样品农药残留无损快速检测系统包括激光发生器8、光谱检测相机10、光谱仪9、光谱探头4、三维平移台11、运动控制器7和计算机I ;三维平移台11与运动控制器7连接，三维平移台上设置有样品架6，样品架6用于放置样品；运动控制器7与计算机I连接，用于控制三维平移台11驱动样品架6移动到预定位置，该预定位置使得激光发生器8所发射出的激光通过光谱探头4前端的透镜照射到样品的表面；光谱探头4通过Y型光纤分别连接激光发生器8的输出端和光谱仪9的输入端；光谱仪9的输出端与光谱检测相机10的输入端连接；光谱检测相机10的输出端与计算机I连接；计算机I分析光谱检测相机10输出的光谱数据得到检测结果。
[0032]在工作的时候，计算机I设定样品移动到预定位置，使得激光发生器8所发射出的激光通过光谱探头4前端的透镜照射到样品的表面，光谱探头4接收到的样品反射回的信号通过光纤传输至光谱仪9的输入端，经过光谱仪9的散射后输出至光谱检测相机10，从而生成样品表面的光谱数据并发送给计算机I。通过控制样品移动到不同的位置从而得到样品表面的多个检测点的光谱数据，计算机I根据所得到的多个检测点的光谱数据自动判断并输出检测结果，由于无需复杂的人为操作即可精准的控制对样品的多点检测，从而缩短了检测时间，提高了检测效率。此外，三维平移台11在运动控制器7的控制下驱动样品架6进行X、Y、Z轴的三维运动，从而实现了对样品的全面扫描，保证了检测效果和检测精度。
[0033]图2示出了本实用新型优选实施例的一种样品农药残留无损快速检测系统的结构示意图。该系统包括激光发生器8、光谱检测相机10、光谱仪9、光谱探头4、探头保护罩
5、探头支架3、三维平移台11、样品架6、运动控制器7、计算机I和机柜2。
[0034]当样品架6移动到预定位置时，样品架6上放置的样品与光谱探头4的前端的透镜距离为7-10mm，这一距离保证了样品反射回的信号绝大部分能够被探头捕捉到，从而提高了检测的精度，并且极大地降低了外界光线干扰所带来的影响。光谱探头4的前端的透镜上套有探头保护罩5，起到保护探头和保证检测对象和探头的距离的作用。
[0035]探头保护罩5的罩体长度值为:当探头保护罩5的罩体与样品架6上放置的样品接触时，样品架6上放置的样品与光谱探头4前端的透镜的距离为7mm。当样品与探头保护罩接触时，此时样品所处的位置就是一个很好的观测位置，这一设置方便了对样品的检测点进行定位。
[0036]机柜2的门在闭合时使机柜内形成一个密闭的暗室，在对样品进行检测时起到隔绝外界光线干扰的作用，三维平移台11和光谱探头4安置在机柜2的内部，使得三维平移台11和光谱探头4的工作环境能够完全不受外界光线干扰，进一步保证了检测精度。
[0037]该系统还包括探头支架3，探头支架3安装在所述机柜的内部，用于支撑光谱探头4。激光发生器8、光谱检测相机10、光谱仪9和运动控制器7均安置在机柜2的内部，计算机I嵌入到机柜2的顶部，使得检测过程所需要的各个部件集成为一个整体，便于进行现场测试，并且能够实时输出检测结果。
[0038]机柜2具有由隔层12划分而成的第一隔间和第二隔间，三维平移台11、光谱探头
4、探头支架3与运动控制器7位于第一隔间；激光发生器8、光谱仪9与光谱检测相机10位于第二隔间。由于激光发生器8、光谱仪9与光谱检测相机10工作时的发热量对样品反射的光信号有一定影响，这种分离的设置有利于提高检测结果的精度；另一方面，使用隔层划分出隔间，有利于对机柜空间的合理利用。作为一种设计，探头支架3安装在第一隔间的顶部，用于夹持和支撑光谱探头4。隔层12的底板为光学平台，用于固定三维平移台11和运动控制器7，从而保证了能够精确控制样品移动的位置。
[0039]优选地，激光发生器8所发射出的激光光束的波长为785nm，通过实验发现，可以获得较好的检测效果。
[0040]优选地，计算机I中可以预设运动模型，用于控制运动控制器，使得样品按预定路径移动，并且可以按照预定距离提取样品上对应点的光谱信息，保证对样品的全面检测。计算机I中还预设有农产品的光谱数据与农药残留含量对应的预测模型，在得到多个检测点的光谱数据后，计算机可以根据预测模型自动判断出检测结果。值得说明的是，本实用新型实施例的检测系统，其检测对象可以是各种农产品，包括水果、蔬菜、粮食等，只要预先导入相应的预测模型，就可以实现对该农产品的农药残留的含量的判断。
[0041]本实用新型的优选实施例提供的农药残留检测系统，能够自动调节并移动样品的位置，实现对样品的多点扫描，自动采集图像并实时输出检测结果，整个过程无需人为操作，极大缩短了检测时间，提高了检测效率，同时降低了人为操作可能带来的误操作风险，保证了检测的精度；此外，本实用新型的优选实施例提供的系统将所有部件集成到机柜中，可用于现场检测，因此便携度高，具有广阔的市场前景。
[0042]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种样品农药残留无损快速检测系统，其特征在于，包括激光发生器、光谱检测相机、光谱仪、光谱探头、三维平移台、运动控制器和计算机； 所述三维平移台与所述运动控制器连接，所述三维平移台上设置有样品架，所述样品架用于放置样品； 所述运动控制器与所述计算机连接，用于控制所述三维平移台驱动所述样品架移动到预定位置，所述预定位置使得所述激光发生器所发射出的激光通过所述光谱探头前端的透镜照射到样品的表面； 所述光谱探头通过Y型光纤分别连接所述激光发生器的输出端和所述光谱仪的输入端; 所述光谱仪的输出端与所述光谱检测相机的输入端连接； 所述光谱检测相机的输出端与所述计算机连接； 所述计算机分析所述光谱检测相机输出的光谱数据得到检测结果。
2.如权利要求1所述的样品农药残留无损快速检测系统，其特征在于，所述光谱探头的前端的透镜上套有探头保护罩。
3.如权利要求2所述的样品农药残留无损快速检测系统，其特征在于，所述探头保护罩的罩体长度值为:当探头保护罩的罩体与样品架上放置的样品接触时，所述样品架上放置的样品与所述光谱探头前端的透镜的距离为7_。
4.如权利要求1所述的样品农药残留无损快速检测系统，其特征在于，该系统还包括机柜，所述机柜的门在闭合时使所述机柜内形成一个密闭的暗室，所述三维平移台和所述光谱探头安置在所述机柜的内部。
5.如权利要求4所述的样品农药残留无损快速检测系统，其特征在于，该系统还包括探头支架，所述探头支架安装在所述机柜的内部，用于支撑所述光谱探头。
6.如权利要求5所述的样品农药残留无损快速检测系统，其特征在于，所述激光发生器、所述光谱检测相机、所述光谱仪和所述运动控制器均安置在所述机柜的内部，所述计算机嵌入到所述机柜的顶部。
7.如权利要求6所述的样品农药残留无损快速检测系统，其特征在于，所述机柜具有由隔层划分而成的第一隔间和第二隔间，所述三维平移台、所述光谱探头、所述探头支架与所述运动控制器位于第一隔间；所述激光发生器、所述光谱仪与所述光谱检测相机位于第二隔间。
8.如权利要求7所述的样品农药残留无损快速检测系统，其特征在于，所述探头支架安装在所述第一隔间的顶部。
9.如权利要求8所述的样品农药残留无损快速检测系统，其特征在于，所述隔层的底板为光学平台，用于固定所述三维平移台和所述运动控制器。
【文档编号】G01N21/25GK203534956SQ201320423170
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年7月16日 优先权日:2013年7月16日
【发明者】彭彦昆, 萨科, 李永玉, 郭辉, 笹尾彰 申请人:中国农业大学